CN110907955B - 定位仪器故障辨识系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位仪器故障辨识系统，所述系统包括：GPS定位设备，设置在车辆上，用于通过GPS卫星数据的交互获取所述车辆的当前GPS位置；点阵摄像机，用于对所述车辆的前方场景进行点阵摄像操作，以获得当前时刻对应的当前场景图像；故障检测设备，用于在接收到的当前GPS位置与参考GPS位置的距离差超限时，发出定位故障命令；所述故障检测设备还用于在接收到的当前GPS位置与参考GPS位置的距离差未超限时，发出定位准确命令。本发明的定位仪器故障辨识系统结构简单、应用广泛。由于采用辅助数据对车载定位仪器的可靠性进行分析，从而能够及时发现车载定位仪器的故障。

Description

定位仪器故障辨识系统

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，尤其涉及一种定位仪器故障辨识系统。

背景技术

采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。利用太阳、月球和其他自然天体导航已有数千年历史，由人造天体导航的设想虽然早在19世纪后半期就有人提出，但直到20世纪60年代才开始实现。1964年美国建成“子午仪”卫星导航系统，并交付海军使用，1967年开始民用。1973年又开始研制“导航星”全球定位系统。苏联也建立了类似的卫星导航系统。法国、日本、中国也开展了卫星导航的研究和试验工作。卫星导航综合了传统导航系统的优点，真正实现了各种天气条件下全球高精度被动式导航定位。特别是时间测距卫星导航系统，不但能提供全球和近地空间连续立体覆盖、高精度三维定位和测速，而且抗干扰能力强。

卫星导航系统由导航卫星、地面台站和用户定位设备三个部分组成。

①导航卫星：卫星导航系统的空间部分，由多颗导航卫星构成空间导航网。

②地面台站：跟踪、测量和预报卫星轨道并对卫星上设备工作进行控制管理，通常包括跟踪站、遥测站、计算中心、注入站及时间统一系统等部分。跟踪站用于跟踪和测量卫星的位置坐标。遥测站接收卫星发来的遥测数据，以供地面监视和分析卫星上设备的工作情况。计算中心根据这些信息计算卫星的轨道，预报下一段时间内的轨道参数，确定需要传输给卫星的导航信息，并由注入站向卫星发送。

③用户定位设备：通常由接收机、定时器、数据预处理器、计算机和显示器等组成。它接收卫星发来的微弱信号,从中解调并译出卫星轨道参数和定时信息等,同时测出导航参数(距离、距离差和距离变化率等)，再由计算机算出用户的位置坐标(二维坐标或三维坐标)和速度矢量分量。用户定位设备分为船载、机载、车载和单人背负等多种型式。

发明内容

为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种定位仪器故障辨识系统，能够对车辆携带的卫星导航仪器的定位准确度进行有效分析，以辨识出车辆携带的卫星导航仪器是否发生定位故障。

其中，本发明至少需要具备以下两处关键的发明点：

(1)引入针对性的图像分析机制对车辆所在场景的定位数据进行识别，并将识别到的定位数据作为车辆定位仪器是否发生故障的判断数据；

(2)在具体的图像分析中，将车辆所在场景的成像图像中识别到的显著建筑物对应的GPS位置作为参考GPS位置以进行车辆定位仪器的定位故障分析。

根据本发明的一方面，提供了一种定位仪器故障辨识系统，所述系统包括：

GPS定位设备，设置在车辆上，用于通过GPS卫星数据的交互获取所述车辆的当前GPS位置；

点阵摄像机，设置在车辆上，用于对所述车辆的前方场景进行点阵摄像操作，以获得当前时刻对应的当前场景图像；

故障检测设备，与所述GPS定位设备连接，用于在接收到的当前GPS位置与参考GPS位置的距离差超限时，发出定位故障命令；

所述故障检测设备还用于在接收到的当前GPS位置与参考GPS位置的距离差未超限时，发出定位准确命令；

边缘增强设备，与所述点阵摄像机连接，用于对接收到的当前场景图像执行边缘增强处理，以获得即时增强图像；

旋转校正设备，与所述边缘增强设备连接，用于对接收到的即时增强图像执行旋转校正处理，以获得相应的旋转校正图像；

信号滤波设备，与所述旋转校正设备连接，用于对接收到的旋转校正图像执行最小值滤波处理，以获得实时滤波图像；

目标识别设备，与所述信号滤波设备连接，用于对接收到的实时滤波图像中的显著建筑物执行目标识别；

数据匹配设备，分别与所述故障检测设备和所述目标识别设备连接，用于将识别到的显著建筑物对应的GPS位置作为参考GPS位置输出给所述故障检测设备；

液晶显示设备，设置在车辆的中控台内，与所述故障检测设备连接，用于显示与所述定位故障命令或所述定位准确命令对应的提醒文字；

其中，所述液晶显示设备还与所述GPS定位设备连接，用于接收并显示所述车辆的当前GPS位置。

本发明的定位仪器故障辨识系统结构简单、应用广泛。由于采用辅助数据对车载定位仪器的可靠性进行分析，从而能够及时发现车载定位仪器的故障。

具体实施方式

下面将对本发明的定位仪器故障辨识系统的实施方案进行详细说明。

全球定位系统又称GP定位，S是一种以空中卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。GPS自问世以来，就以其高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活吸引了众多用户。GPS不仅是汽车的守护神，同时也是物流行业管理的智多星。随着物流业的快速发展，GPS有着举足轻重的作用，成为继汽车市场后的第二大主要消费群体。GPS是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统

目前，在车载定位仪器的使用中缺乏对车载定位仪器故障的检测机制，而是普遍假定车载定位仪器是准确、可靠的定位仪器。然而，一旦车载定位仪器在车辆碰撞、线路老化等原因导致定位错误时，容易造成相关数据监控和数据上报出现问题，严重影响车辆驾驶员的正常驾驶和行驶预判。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种定位仪器故障辨识系统，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的定位仪器故障辨识系统包括：

GPS定位设备，设置在车辆上，用于通过GPS卫星数据的交互获取所述车辆的当前GPS位置；

点阵摄像机，设置在车辆上，用于对所述车辆的前方场景进行点阵摄像操作，以获得当前时刻对应的当前场景图像；

故障检测设备，与所述GPS定位设备连接，用于在接收到的当前GPS位置与参考GPS位置的距离差超限时，发出定位故障命令；

所述故障检测设备还用于在接收到的当前GPS位置与参考GPS位置的距离差未超限时，发出定位准确命令；

边缘增强设备，与所述点阵摄像机连接，用于对接收到的当前场景图像执行边缘增强处理，以获得即时增强图像；

旋转校正设备，与所述边缘增强设备连接，用于对接收到的即时增强图像执行旋转校正处理，以获得相应的旋转校正图像；

信号滤波设备，与所述旋转校正设备连接，用于对接收到的旋转校正图像执行最小值滤波处理，以获得实时滤波图像；

目标识别设备，与所述信号滤波设备连接，用于对接收到的实时滤波图像中的显著建筑物执行目标识别；

数据匹配设备，分别与所述故障检测设备和所述目标识别设备连接，用于将识别到的显著建筑物对应的GPS位置作为参考GPS位置输出给所述故障检测设备；

液晶显示设备，设置在车辆的中控台内，与所述故障检测设备连接，用于显示与所述定位故障命令或所述定位准确命令对应的提醒文字；

其中，所述液晶显示设备还与所述GPS定位设备连接，用于接收并显示所述车辆的当前GPS位置。

接着，继续对本发明的定位仪器故障辨识系统的具体结构进行进一步的说明。

所述定位仪器故障辨识系统中还可以包括：

闪光灯控制器，位于点阵摄像机的一侧，用于基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭。

所述定位仪器故障辨识系统中：

基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯。

所述定位仪器故障辨识系统中：

闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度大于预设亮度阈值时，关闭闪光灯。

所述定位仪器故障辨识系统中：

闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯并根据实时环境亮度调整闪光灯的闪光亮度，实时环境亮度越低，闪光灯的闪光亮度越高。

所述定位仪器故障辨识系统中还可以包括：

温度传感机构，包括第一温度传感器和第二温度传感器，分别与所述信号滤波设备和所述目标识别设备连接。

所述定位仪器故障辨识系统中：

所述第一温度传感器和所述第二温度传感器用于分别检测所述信号滤波设备和所述目标识别设备的外壳温度。

所述定位仪器故障辨识系统中还可以包括：

压力传感机构，包括第一压力传感器和第二压力传感器，分别与所述信号滤波设备和所述目标识别设备连接。

所述定位仪器故障辨识系统中：

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器用于分别检测所述信号滤波设备和所述目标识别设备的外壳温度。

另外，第一温度传感器和第二温度传感器都为非接触式温度传感器。非接触式温度传感器，他的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。

最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法(见光学高温计)、辐射法(见辐射高温计)和比色法(见比色温度计)。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体(吸收全部辐射并不反射光的物体)所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。

至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度(即介质温度)进行修正而得到介质的真实温度。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种定位仪器故障辨识系统，其特征在于，包括：

GPS定位设备，设置在车辆上，用于通过GPS卫星数据的交互获取所述车辆的当前GPS位置；

点阵摄像机，设置在车辆上，用于对所述车辆的前方场景进行点阵摄像操作，以获得当前时刻对应的当前场景图像；

故障检测设备，与所述GPS定位设备连接，用于在接收到的当前GPS位置与参考GPS位置的距离差超限时，发出定位故障命令；

所述故障检测设备还用于在接收到的当前GPS位置与参考GPS位置的距离差未超限时，发出定位准确命令；

边缘增强设备，与所述点阵摄像机连接，用于对接收到的当前场景图像执行边缘增强处理，以获得即时增强图像；

旋转校正设备，与所述边缘增强设备连接，用于对接收到的即时增强图像执行旋转校正处理，以获得相应的旋转校正图像；

信号滤波设备，与所述旋转校正设备连接，用于对接收到的旋转校正图像执行最小值滤波处理，以获得实时滤波图像；

目标识别设备，与所述信号滤波设备连接，用于对接收到的实时滤波图像中的显著建筑物执行目标识别；

数据匹配设备，分别与所述故障检测设备和所述目标识别设备连接，用于将识别到的显著建筑物对应的GPS位置作为参考GPS位置输出给所述故障检测设备；

液晶显示设备，设置在车辆的中控台内，与所述故障检测设备连接，用于显示与所述定位故障命令或所述定位准确命令对应的提醒文字；

其中，所述液晶显示设备还与所述GPS定位设备连接，用于接收并显示所述车辆的当前GPS位置；

闪光灯控制器，位于点阵摄像机的一侧，用于基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭；

基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯；

闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度大于预设亮度阈值时，关闭闪光灯；

闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯并根据实时环境亮度调整闪光灯的闪光亮度，实时环境亮度越低，闪光灯的闪光亮度越高。

2.如权利要求1所述的定位仪器故障辨识系统，其特征在于，所述系统还包括：

温度传感机构，包括第一温度传感器和第二温度传感器，分别与所述信号滤波设备和所述目标识别设备连接。

3.如权利要求2所述的定位仪器故障辨识系统，其特征在于：

所述第一温度传感器和所述第二温度传感器用于分别检测所述信号滤波设备和所述目标识别设备的外壳温度。

4.如权利要求3所述的定位仪器故障辨识系统，其特征在于，所述系统还包括：

压力传感机构，包括第一压力传感器和第二压力传感器，分别与所述信号滤波设备和所述目标识别设备连接。

5.如权利要求4所述的定位仪器故障辨识系统，其特征在于：

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器用于分别检测所述信号滤波设备和所述目标识别设备的外壳温度。